Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (604.12 KB, 12 trang )
<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>
Group:
§<b>3 HỆ THỨC LƯỢNG TRONG TAM GIÁC </b>
<b>A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT. </b>
<b>1. Định lí cơsin: </b>Trong tam giác <i>ABC</i> với BC <i>a AC</i>, <i>b</i> và <i>AB</i> <i>c</i>. Ta có :
<i>a</i> <i>b</i> <i>c</i> <i>bc</i> <i>A</i>
<i>b</i> <i>c</i> <i>a</i> <i>ca</i> <i>B</i>
<i>c</i> <i>a</i> <i>b</i> <i>ab</i> <i>C</i>
2 2 2
2 2 2
2 2 2
2 .cos
2 .cos
2 .cos
<i><b>Hệ quả: </b></i>
<i>b</i> <i>c</i> <i>a</i>
<i>A</i>
<i>bc</i>
<i>c</i> <i>a</i> <i>b</i>
<i>B</i>
<i>ca</i>
<i>a</i> <i>b</i> <i>c</i>
<i>C</i>
<i>ab</i>
2 2 2
2 2 2
2 2 2
cos
2
cos
2
cos
2
<b>2. Định lí sin : </b>Trong tam giác <i>ABC</i> với BC <i>a AC</i>, <i>b</i>, <i>AB</i> <i>c</i> và R là bán kính
đường trịn ngoại tiếp. Ta có :
<i>a</i> <i>b</i> <i>c</i>
<i>R</i>
<i>A</i> <i>B</i> <i>C</i> 2
sin sin sin
<b>3. Độ dài trung tuyến: Cho tam giác </b><i>ABC</i> với <i>m m m<sub>a</sub></i>, <i><sub>b</sub></i>, <i><sub>c</sub></i> lần lượt là các trung tuyến kẻ
từ A, B, C. Ta có :
<b>4. Diện tích tam giác</b>
Với tam giác <i>ABC</i> ta kí hiệu <i>h h h<sub>a</sub></i>, ,<i><sub>b</sub></i> <i><sub>c</sub></i> là độ dài đường cao lần lượt tương ứng với các cạnh
BC, CA, AB; R, r
lần lượt là bán kính đường trịn ngoại tiếp, nội tiếp tam giác; <i>p</i> <i>a</i> <i>b</i> <i>c</i>
2 là nửa chu vi
tam giác; S là diện tích tam giác. Khi đó ta có:
S = 1<i>ah<sub>a</sub></i> 1<i>bh<sub>b</sub></i> 1<i>ch<sub>c</sub></i>
2 2 2
= 1<i>bc</i>sin<i>A</i> 1<i>ca</i>sin<i>B</i> 1<i>ab</i>sin<i>C</i>
2 2 2
= <i>abc</i>
<i>R</i>
4
= <i>pr</i>
= <i>p p</i>( <i>a p</i>)( <i>b p</i>)( <i>c</i>) (công thức Hê–rông)
<b>B. CÁC DẠNG TỐN VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI. </b>
<i>c</i>
<i>a</i>
<i>b</i>
<i>A</i>
<i>B</i> <i>C</i>
Hình 2.6
2 2 2
2
2 2 2
2
2 2 2
2
2( )
4
2( )
4
2( )
4
<i>a</i>
<i>b</i>
<i>c</i>
<i>b</i> <i>c</i> <i>a</i>
<i>m</i>
<i>a</i> <i>c</i> <i>b</i>
<i>m</i>
<i>a</i> <i>b</i> <i>c</i>
Group:
<b>DẠNG 1: Xác định các yếu tố trong tam giác. </b>
<b>1. Phương pháp. </b>
• Sử dụng định lí cơsin và định lí sin
• Sử dụng cơng thức xác định độ dài đường trung tuyến và mối liên hệ của các yếu tố
trong các cơng thức tính diện tích trong tam giác.
<b>2. Các ví dụ. </b>
<i><b>Ví dụ 1: Cho tam giác </b>ABC</i> có <i>AB</i> 4,<i>AC</i> 5 và cos<i>A</i> 3
5.
Tính cạnh BC, và độ dài đường cao kẻ từ A.
<i><b>Lời giải </b></i>
Áp dụng định lí cơsin ta có
<i>BC</i>2 <i>AB</i>2 <i>AC</i>2 <sub>2</sub><i>AB AC</i><sub>.</sub> <sub>.cos</sub><i>A</i> <sub>4</sub>2 <sub>5</sub>2 <sub>2.4.5.</sub>3 <sub>29</sub>
5
Suy ra <i>BC</i> 29
Vì sin2<i>A</i> cos2<i>A</i> 1 nên sin<i>A</i> 1 cos2<i>A</i> 1 9 4
25 5
Theo cơng thức tính diện tích ta có <i>S<sub>ABC</sub></i> 1<i>AB AC</i>. .sin<i>A</i> 1.4.5.4 8
2 2 5 (1)
Mặt khác <i>S<sub>ABC</sub></i> 1<i>a h</i>. <i><sub>a</sub></i> 1. 29.<i>h<sub>a</sub></i>
2 2 (2)
Từ (1) và (2) suy ra 1. 29.<i>h<sub>a</sub></i> 8 <i>h<sub>a</sub></i> 16 29
2 29
Vậy độ dài đường cao kẻ từ A là <i>h<sub>a</sub></i> 16 29
29
<i><b>Ví dụ 2: Cho tam giác </b>ABC</i> nội tiếp đường tròn bán kính bằng 3, biết <i>A</i> 30 ,0 <i>B</i> 450.
Tính độ dài trung tuyến kẻ từ A và bán kính đường trịn nội tiếp tam giác.
<i><b>Lời giải </b></i>
Ta có <i>C</i> 1800 <i>A</i> <i>B</i> 1800 300 450 1050
Theo định lí sin ta có a <sub>2 sin</sub><i>R</i> <i>A</i> <sub>2.3.sin 30</sub>0 <sub>3</sub><sub>, </sub>
<i>b</i> <sub>2 sin</sub><i>R</i> <i>B</i> <sub>2.3.sin 45</sub>0 <sub>6.</sub> 2 <sub>3 2</sub>
2
<i>c</i> <sub>2 sin</sub><i>R</i> <i>C</i> <sub>2.3.sin105</sub>0 <sub>5,796</sub>
Theo công thức đường trung tuyến ta có
<i>a</i>
<i>b</i> <i>c</i> <i>a</i>
<i>m</i>
2 2 2 2
2 2 2 18 5,796 9 <sub>23,547</sub>
4 4
Theo cơng thức tính diện tích tam giác ta có
<i>ABC</i>
<i>bc</i> <i>A</i>
<i>S</i> <i>pr</i> <i>bc</i> <i>A</i> <i>r</i>
<i>p</i>
0
1 sin 3 2.5,796 sin 30
sin 0,943
2 2 <sub>3</sub> <sub>3 2</sub> <sub>5,796</sub>
<i><b>Ví dụ 3: Cho tam giác </b>ABC</i> có M là trung điểm của BC. Biết
<i>AB</i> 3,<i>BC</i> 8, cos<i>AMB</i> 5 13
26 .
Group:
<i><b>Lời giải (hình 2.7) </b></i>
<i>BC</i> 8 <i>BM</i> 4. Đặt <i>AM</i> <i>x</i>
Theo định lí cơsin ta có
cos
.
<i>AM</i> <i>BM</i> <i>AB</i>
<i>AMB</i>
<i>AM AB</i>
2 2 2
2
Suy ra <i>x</i>
<i>x</i>
2
5 13 16 9
26 2.4.
<i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
<i>x</i>
2
13
13 20 13 91 0 <sub>7 13</sub>
13
Theo công thức tính đường trung tuyến ta có
.
<i>AB</i> <i>AC</i> <i>BC</i>
<i>AM</i>
<i>AB AC</i>
2 2 2
2 2
2
TH1: Nếu <i>x</i> <i>AC</i> <i>AC</i>
2 2 2
2 3 8
13 13 7
4 .
Ta có <i>BC</i> <i>AC</i> <i>AB</i> góc A lớn nhất. Theo định lí cơsin ta có
cos
. . .
<i>AB</i> <i>AC</i> <i>BC</i>
<i>A</i>
<i>AB AC</i>
2 2 2 <sub>9</sub> <sub>49 64</sub> <sub>1</sub>
2 2 3 7 7
Suy ra <i>A</i> 98 120 '
TH2: Nếu <i>x</i> <i>AC</i> <i>AC</i>
2 2 2
2 3 8
7 13 49 397
13 13 4 13
Ta có <i>BC</i> <i>AC</i> <i>AB</i> góc A lớn nhất. Theo định lí cơsin ta có
cos
.
. .
<i>AB</i> <i>AC</i> <i>BC</i>
<i>A</i>
<i>AB AC</i>
2 2 2 9 397 64 <sub>53</sub>
13
2 397 5161
2 3
13
Suy ra <i>A</i> 137 320 '
<i><b>Ví dụ 4: Cho hình chữ nhật </b>ABCD</i> biết <i>AD</i> 1 . Giả sử E là trung điểm AB và thỏa mãn
<i>BDE</i> 1
sin
3.
Tính độ dài cạnh <i>AB</i>.
<i><b>Lời giải (hình 2.8) </b></i>
Đặt <i>AB</i> 2<i>x x</i> 0 <i>AE</i> <i>EB</i> <i>x</i>.
Vì góc <i>BDE</i> nhọn nên cos<i>BDE</i> 0 suy ra
<i>BDE</i> 2<i>BDE</i> 2 2
cos 1 sin
3
Theo định lí Pitago ta có:
<i>DE</i>2 <i>AD</i>2 <i>AE</i>2 <sub>1</sub> <i>x</i>2 <i>DE</i> <sub>1</sub> <i>x</i>2
<i>BD</i>2 <i>DC</i>2 <i>BC</i>2 <sub>4</sub><i>x</i>2 <sub>1</sub> <i>BD</i> <sub>4</sub><i>x</i>2 <sub>1</sub>
Áp dụng định lí cơsin trong tam giác <i>BDE</i> ta có
<i>DE</i> <i>DB</i> <i>EB</i> <i>x</i>
<i>BDE</i>
<i>DE DB</i> <i><sub>x</sub></i> <i><sub>x</sub></i>
2 2 2 2
2 2
2 2 4 2
cos
2 . 3 <sub>2</sub> <sub>1</sub> <sub>4</sub> <sub>1</sub>
<i>M</i>
<i>A</i>
<i>B</i> <i>C</i>
Hình 2.7
<i>E</i>
<i>A</i>
<i>D</i> <i>C</i>
<i>B</i>
Group:
4 2 2 2
4 4 1 0 2 1
2
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> (Do <i>x</i> 0)
Vậy độ dài cạnh AB là 2
<b>3. Bài tập luyện tập. </b>
<b>Bài 2.56: </b>Cho tam giác <i>ABC</i> có đoạn thẳng nối trung điểm AB và BC bằng 3, cạnh
<i>AB</i> 9 và ACB <sub>60</sub>0<sub>. Tính cạnh BC. </sub>
<b>Bài 2.57: </b>Cho tam giác <i>ABC</i> vuông tại B có <i>AB</i> 1. Trên tia đối của AC lấy điểm D sao
cho <i>CD</i> <i>AB</i>. Giả sử CBD 300. Tính AC.
<b>Bài 2.58.</b> Cho a <i>x</i>2 <i>x</i> 1;<i>b</i> 2<i>x</i> 1;<i>c</i> <i>x</i>2 1. Giả sử <i>a b c</i>, , là ba cạnh của một
tam giác. Chứng minh rằng tam giác đó có một góc bằng <sub>120</sub>0
<b>Bài 2.59: </b>Cho tam giác <i>ABC</i> có <i>AB</i> 3,<i>AC</i> 7,<i>BC</i> 8<b>. </b>
a) Tính diện tích tam giác <i>ABC</i>
b) Tính bán kính đường trịn nội tiếp, ngoại tiếp tam giác
<b>Bài 2.60:</b> Cho tam giác <i>ABC</i> thỏa mãn <i>a</i> <i>b</i> 2<i>c</i>
3 2 6 2.
a) Tính các góc của tam giác.
b) Cho a=2 3. Tính bán kính đường trịn ngoại tiếp tam giác <i>ABC</i>.
<b>Bài 2.61:</b> Cho tam giác <i>ABC</i> có <i>A</i> 600,<i>a</i> 10,<i>r</i> 5 3
3 .
a) Tính R
b) Tính b, c
<b>Bài 2.62:</b> Cho tam giác <i>ABC</i> có <i>AB</i> 10,<i>AC</i> 4 và <i>A</i> 600.
a) Tính chu vi của tam giác
b) Tính tanC
c) Lấy điểm D trên tia đối của tia AB sao cho <i>AD</i> 6 và điểm E trên tia AC sao cho
<i>AE</i> <i>x</i>. Tìm <i>x</i> để BE là tiếp tuyến của đường tròn (C) ngoại tiếp tam giác <i>ADE</i>
<b>Bài 2.63. </b>Cho tam giác <i>ABC</i> cân có cạnh bên bằng b và nội tiếp đường trịn (O;R).
a) Tính cơsin của các góc tam giác.
b) Tính bán kính đường tròn nội tiếp tam giác.
c) Với giá trị nào của b thì tam giác có diện tích lớn nhất ?
<b>DẠNG 2: Giải tam giác. </b>
<b>1. Phương pháp. </b>
• Giải tam giác là tính các cạnh và các góc của tam giác dựa trên một số điều kiện cho trước.
• Trong các bài tốn giải tam giác người ta thường cho tam giác với ba yếu tố như sau : biết
một cạnh và hai
Group:
Để tìm các yếu tố cịn lại ta sử dụng định lí cơsin và định lí sin ; định lí tổng ba góc trong
một tam giác bằng <sub>180</sub>0
và trong một tam giác đối diện với góc lớn hơn thì có cạnh lớn hơn
và ngược lại đối diện với cạnh lớn hơn thì có góc lớn hơn.
<b>2. Các ví dụ. </b>
<i><b>Ví dụ 1: Giải tam giác </b>ABC</i> biết b 32;<i>c</i> 45 và <i>A</i> 870.
<i><b>Lời giải </b></i>
Theo định lí cơsin ta có
<i>a</i>2 <i>b</i>2 <i>c</i>2 <sub>2 .cos</sub><i>bc</i> <i>A</i> <sub>32</sub>2 <sub>4</sub>2 <sub>2.32.4.sin 87</sub>0
Suy ra <i>a</i> 53, 8
Theo định lí sin ta có
<i>b</i> <i>A</i>
<i>B</i> <i>B</i>
<i>a</i>
0
0
sin 32 sin 87
sin 36
53, 8
Suy ra C <sub>180</sub>0 <i>A</i> <i>B</i> <sub>180</sub>0 <sub>87</sub>0 <sub>36</sub>0 <sub>57</sub>0
<i><b>Ví dụ 2: Giải tam giác </b>ABC</i> biết <i>A</i> 60 ,0 <i>B</i> 400 và <i>c</i> 14.
<i><b>Lời giải </b></i>
Ta có C <sub>180</sub>0 <i>A</i> <i>B</i> <sub>180</sub>0 <sub>60</sub>0 <sub>40</sub>0 <sub>80</sub>0
Theo định lí sin ta có
<i>c</i> <i>A</i>
<i>a</i> <i>a</i>
<i>C</i>
0
0
sin 14.sin 60
12, 3
sin sin 80
<i>c</i> <i>B</i>
<i>b</i> <i>b</i>
<i>C</i>
0
0
sin 14.sin 40
9,1
sin sin 80
Ví dụ 3: Cho tam giác <i>ABC</i> biết a 2 3,<i>b</i> 2 2,<i>c</i> 6 2. Tính góc lớn nhất
của tam giác.
<i><b>Lời giải </b></i>
Theo giải thiết ta có <i>c</i> <i>b</i> <i>a</i> suy ra C <i>B</i> <i>A</i> do đó góc A là lớn nhất.
<i>b</i> <i>c</i> <i>a</i>
<i>A</i>
<i>bc</i>
2
2
2 2 2 8 6 2 12 <sub>4</sub> <sub>4 3</sub> <sub>1</sub>
cos
2 <sub>2.2 2.</sub> <sub>6</sub> <sub>2</sub> <sub>8 3</sub> <sub>8</sub> 2
Suy ra <i>A</i> 1200
Vậy góc lớn nhất là góc A có số đo là <sub>120</sub>0
.
<b>3. Bài tập luyện tập. </b>
<b>Bài 2.64:</b> Giải tam giác <i>ABC</i> biết
a) a 2,<i>b</i> 3,<i>c</i> 4. b) a 12;<i>c</i> 8,2 và <i>A</i> 1100.
<b>Bài 2.65:</b> Giải tam giác <i>ABC</i> , biết:
a) <i>a</i> 109; <i>B</i> 33 240 '; <i>C</i> 66 590 '
b) <i>a</i> 20; <i>b</i> 13; <i>A</i> 67 230 '
<b>Bài 2.66:</b> Giải tam giác <i>ABC</i> , biết:
Group:
b) <i>b</i> 14; <i>c</i> 10; <i>A</i> 1450
c) <i>a</i> 14; <i>b</i> 18; <i>c</i> 20
<b>Bài 2.67:</b> Cho <i>ABC</i> ta có <i>a</i> 13,<i>b</i> 4 và cos<i>C</i> 5
13. Tính bán kính đường trịn
ngoại tiếp và nội tiếp tam giác.
<b>DẠNG 3: Chứng minh đẳng thức, bất đẳng thức liên quan đến các yếu tố của </b>
<b>tam giác, tứ giác. </b>
<b>1. Phương pháp giải. </b>
• Để chứng minh đẳng thức ta sử dụng các hệ thức cơ bản để biến đổi vế này thành vế
kia, hai vế cùng bằng một vế hoặc biến đổi tương đương về một đẳng thức đúng.
• Để chứng minh bất đẳng thức ta sử dụng các hệ thức cơ bản, bất đẳng thức cạnh trong
tam giác và bất đẳng thức cổ điển (Cauchy, bunhiacôpxki,…)
<b>2. Các ví dụ. </b>
<i><b>Ví dụ 1: Cho tam giác </b>ABC</i> thỏa mãn sin2<i>A</i> sin .sin<i>B</i> <i>C</i> . Chứng minh rằng
b) cos<i>A</i> 1
2
<i><b>Lời giải </b></i>
a) Áp dụng định lí sin ta có <i>A</i> <i>a</i> <i>B</i> <i>b</i> <i>C</i> <i>c</i>
<i>R</i> <i>R</i> <i>R</i>
sin , sin , sin
2 2 2
Suy ra <i>A</i> <i>B</i> <i>C</i> <i>a</i> <i>b</i> <i>c</i> <i>a</i> <i>bc</i>
<i>R</i> <i>R R</i>
2
2 2
sin sin .sin .
2 2 2 đpcm
b) Áp dụng định lí cơsin và câu a) ta có
<i>b</i> <i>c</i> <i>a</i> <i>b</i> <i>c</i> <i>bc</i> <i>bc</i> <i>bc</i>
<i>A</i>
<i>bc</i> <i>bc</i> <i>bc</i>
2 2 2 2 2 <sub>2</sub> <sub>1</sub>
cos
2 2 2 2 đpcm
<i><b>Ví dụ 2: Cho tam giác </b>ABC</i> , chứng minh rằng:
a) <i>A</i> <i>p p</i> <i>a</i>
<i>bc</i>
( )
cos
2
b) sin<i>A</i> sin<i>B</i> sin<i>C</i> 4cos<i>A</i>cos<i>B</i>cos<i>C</i>
2 2 2
<i><b>Lời giải (hình 2.9) </b></i>
a) Trên tia đối của tia AC lấy D thỏa <i>AD</i> <i>AB</i> <i>c</i> suy ra tam giác <i>BDA</i> cân tại A và
<i>BDA</i> 1<i>A</i>
2 .
Group:
<i>BD</i> <i>AB</i> <i>AD</i> <i>AB AD</i> <i>BAD</i>
<i>c</i> <i>c</i> <i>A</i>
<i>b</i> <i>c</i> <i>a</i>
<i>c</i> <i>A</i> <i>c</i>
<i>bc</i>
<i>c</i> <i>c</i>
<i>a</i> <i>b</i> <i>c b</i> <i>c</i> <i>a</i> <i>p p</i> <i>a</i>
<i>b</i> <i>b</i>
2 2 2
2 2 0
2 2 2
2 2
2 . .cos
=2 2 .cos(180 )
=2 (1 cos ) 2 (1 )
2
4
( )( ) ( )
Suy ra
<i>cp p</i> <i>a</i>
<i>BD</i>
<i>b</i>
( )
2
Gọi I là trung điểm của BD suy ra <i>AI</i> <i>BD</i>.
Trong tam giác <i>ADI</i> vng tại I, ta có
<i>A</i> <i>DI</i> <i>BD</i> <i>p p</i> <i>a</i>
<i>ADI</i>
<i>AD</i> <i>c</i> <i>bc</i>
( )
cos cos
2 2 .
Vậy <i>A</i> <i>p p</i> <i>a</i>
<i>bc</i>
( )
cos
2 .
b) Từ định lý hàm số sin, ta có: <i>A</i> <i>B</i> <i>C</i> <i>a</i> <i>b</i> <i>c</i> <i>p</i>
<i>R</i> <i>R</i> <i>R</i> <i>R</i>
sin sin sin
2 2 2 (1)
Theo câu a) ta có <i>A</i> <i>p p</i> <i>a</i>
<i>bc</i>
( )
cos
2 , tương tự thì
<i>B</i> <i>p p</i> <i>b</i>
<i>ca</i>
( )
cos
2 và
<i>C</i> <i>p p</i> <i>c</i>
<i>ab</i>
( )
cos
2 ,
kết hợp với công thức <i>S</i> <i>p p</i> <i>a</i> <i>p</i> <i>b p</i> <i>c</i> <i>abc</i>
<i>R</i>
4
Suy ra <i>A</i> <i>B</i> <i>C</i> <i>p p</i> <i>a</i> <i>p p</i> <i>b</i> <i>p p</i> <i>c</i>
<i>bc</i> <i>ca</i> <i>ab</i>
( ) ( ) ( )
4 cos cos cos 4
2 2 2
<i>p</i> <i>pS</i> <i>p</i>
<i>p p</i> <i>a p</i> <i>b p</i> <i>c</i>
<i>abc</i> <i>abc</i> <i>R</i>
4 4
( )( )( ) (2)
Từ (1) và (2) suy ra sin<i>A</i> sin<i>B</i> sin<i>C</i> 4 cos cos<i>A</i> <i>B</i>cos<i>C</i>
2 2 2
<i>Nhận xét: </i>Từ câu a) và hệ thức lượng giác cơ bản ta suy ra được các công thức
<i>A</i> <i>p b p c</i> <i>A</i> <i>p b p c</i> <i>A</i> <i>p p a</i>
<i>bc</i> <i>p p a</i> <i>p b p c</i>
( )( ) ( )( ) ( )
sin ; tan ; cot
2 2 ( ) 2 ( )( )
<i><b>Ví dụ 3: Cho tam giác </b>ABC</i> , chứng minh rằng:
a) <i>A</i> <i>b</i> <i>c</i> <i>a</i>
<i>S</i>
2 2 2
cot
4
b) cot<i>A</i> cot<i>B</i> cot<i>C</i> 3
<i><b>Lời giải: </b></i>
a) Áp dụng định lí cơsin và cơng thức <i>S</i> 1<i>bc</i>sin<i>A</i>
2 ta có:
Group:
cos
cot
sin sin
<i>A</i> <i>b</i> <i>c</i> <i>a</i> <i>b</i> <i>c</i> <i>a</i>
<i>A</i>
<i>A</i> <i>bc</i> <i>A</i> <i>S</i>
2 2 2 2 2 2
2 4 đpcm
b) Theo câu a) tương tự ta có <i>B</i> <i>c</i> <i>a</i> <i>b</i>
<i>S</i>
2 2 2
cot
4 ,
<i>a</i> <i>b</i> <i>c</i>
<i>C</i>
<i>S</i>
2 2 2
cot
4
Suy ra <i>A</i> <i>B</i> <i>C</i> <i>b</i> <i>c</i> <i>a</i> <i>c</i> <i>a</i> <i>b</i> <i>a</i> <i>b</i> <i>c</i>
<i>S</i> <i>S</i> <i>S</i>
2 2 2 2 2 2 2 2 2
cot cot cot
4 4 4
<i>a</i> <i>b</i> <i>c</i>
<i>S</i>
2 2 2
4
Theo bất đẳng thức Cauchy ta có <i>p</i> <i>a p</i> <i>b p</i> <i>c</i> <i>p</i> <i>a</i> <i>b</i> <i>c</i> <i>p</i>
3 3
3
3 3
Mặt khác <i>S</i> <i>p p</i> <i>a p</i> <i>b p</i> <i>c</i> <i>S</i> <i>pp</i> <i>p</i>
3 2
27 <sub>3 3</sub>
Ta có <i>p</i> <i>a</i> <i>b</i> <i>c</i> <i>a</i> <i>b</i> <i>c</i>
2 <sub>2</sub> <sub>2</sub> <sub>2</sub>
2 3
4 4 suy ra
<i>a</i> <i>b</i> <i>c</i>
<i>S</i>
2 2 2
4 3
Do đó <i>A</i> <i>B</i> <i>C</i> <i>a</i> <i>b</i> <i>c</i>
<i>a</i> <i>b</i> <i>c</i>
2 2 2
2 2 2
cot cot cot 3
4.
4 3
đpcm.
<i><b>Ví dụ 4: Cho tam giác </b>ABC</i> . Chứng minh rằng điều kiện cần và đủ để hai trung tuyến kẻ từ
B và C vng góc với nhau là <i>b</i>2 <i>c</i>2 <sub>5</sub><i>a</i>2
.
<i><b>Lời giải: </b></i>
Gọi G là trọng tâm của tam giác <i>ABC</i>.
Khi đó hai trung tuyến kẻ từ B và C vng góc với nhau khi và chỉ khi tam giác <i>GBC</i> vuông
tại G
<i>b</i> <i>c</i>
<i>GB</i> <i>GC</i> <i>BC</i> <i>m</i> <i>m</i> <i>a</i>
2 2
2 2 2 2 2 2
3 3 (*)
Mặt khác theo cơng thức đường trung tuyến ta có
<i>b</i> <i>c</i>
<i>a</i> <i>c</i> <i>b</i> <i>a</i> <i>b</i> <i>c</i>
<i>m</i>2 2( 2 2) 2<sub>,</sub> <i>m</i>2 2( 2 2) 2
4 4
Suy ra (*) 4 <i>m<sub>b</sub></i>2 <i>m<sub>c</sub></i>2 <i>a</i>2
9
<i>a</i> <i>c</i> <i>b</i> <i>a</i> <i>b</i> <i>c</i>
<i>a</i>
2 2 2 2 2 2
2
2 2
4
9 4 4 <i>a</i> <i>b</i> <i>c</i> <i>a</i>
2 2 2 2
4 9 <i>b</i>2 <i>c</i>2 <sub>5</sub><i>a</i>2
(đpcm)
<i><b>Ví dụ 5: Cho tứ giác ABCD có E, F là trung điểm các đường chéo. Chứng minh : </b></i>
<i>AB</i>2 <i>BC</i>2 <i>CD</i>2 <i>DA</i>2 <i>AC</i>2 <i>BD</i>2 <sub>4</sub><i>EF</i>2
<i><b>Lời giải (hình 2.10) </b></i>
Group:
<i>AC</i>
<i>AB</i>2 <i>BC</i>2 <sub>2</sub><i>BE</i>2 2
2 (1)
<i>AC</i>
<i>CD</i> <i>DA</i> <i>DE</i>
2
2 2 <sub>2</sub> 2
2 (2)
Từ (1) và (2) suy ra
<i>AB</i>2 <i>BC</i>2 <i>CD</i>2 <i>DA</i>2 <sub>2</sub> <i>BE</i>2 <i>DE</i>2 <i>AC</i>2
Mặt khác EF là đường trung tuyến tam giác <i>BDF</i> nên <i>BE</i> <i>DE</i> <i>EF</i> <i>BD</i>
2
2 2 <sub>2</sub> 2
2
Suy ra <i>AB</i>2 <i>BC</i>2 <i>CD</i>2 <i>DA</i>2 <i>AC</i>2 <i>BD</i>2 4<i>EF</i>2
<b>3. Bài tập luyện tập. </b>
<b>Bài 2.68:</b> Chứng minh rằng trong mọi tam giác <i>ABC</i> ta có;
a) <i>a</i> <i>b</i>.cos<i>C</i> <i>c</i>.cos<i>B</i> b) sin<i>A</i> sin cos<i>B</i> <i>C</i> sin cos<i>C</i> <i>B</i>
c) <i>h<sub>a</sub></i> 2 sin sin<i>R</i> <i>B</i> <i>C</i> d) <i>m<sub>a</sub></i>2 <i>m<sub>b</sub></i>2 <i>m<sub>c</sub></i>2 3(<i>a</i>2 <i>b</i>2 <i>c</i>2)
4
e) <i>S</i> <i><sub>ABC</sub></i> <i>AB AC</i> <i>AB AC</i>
2
2 2
1
. .
2
<b>Bài 2.69: </b>Cho tam giác ABC. Chứng minh rằng:
a) b <i>c</i> 2<i>a</i>
<i>a</i> <i>b</i> <i>c</i>
<i>h</i> <i>h</i> <i>h</i>
2 1 1
b) Góc A vng <i>m<sub>b</sub></i>2 <i>m<sub>c</sub></i>2 5<i>m<sub>a</sub></i>2
<b>Bài 2.70:</b> Cho tam giác <i>ABC</i> thỏa mãn <i>a</i>4 <i>b</i>4 <i>c</i>4. Chứng minh rằng
a) Tam giác <i>ABC</i> nhọn
b) 2 sin2<i>A</i> tan tan<i>B</i> <i>C</i>
<b>Bài 2.71:</b> Cho tam giác <i>ABC</i>. Chứng minh rằng nếucot<i>A</i> 1 cot<i>B</i> cot<i>C</i>
2 thì
<i>b</i>2 1 <i>a</i>2 <i>c</i>2
2 .
<b>Bài 2.72:</b> Gọi S là diện tích tam giác <i>ABC</i>. Chứng minh rằng:
a) <i>S</i> 2<i>R</i>2sin sin sin<i>A</i> <i>B</i> <i>C</i>.
b) <i>S</i> <i>Rr</i>(sin<i>A</i> sin<i>B</i> sin )<i>C</i> .
<b>Bài 2.73:</b> Cho tứ giác lồi <i>ABCD</i>, gọi là góc hợp bởi hai đường chép AC và BD. Chứng
minh diện tích S của tứ giác cho bởi công thức: <i>S</i> 1<i>AC BD</i>. .sin
2 .
<b>Bài 2.74:</b> Cho tam giác ABC có <i>BAC</i> 1200, AD là đường phân giác trong (D thuộc BC).
Chứng minh rằng
<i>AD</i> <i>AB</i> <i>AC</i>
1 1 1
<b>Bài 2.75:</b> Cho tam giác <i>ABC</i>, chứng minh rằng:
a) <i>A</i> <i>B</i> <i>b</i> <i>c</i> <i>a c</i> <i>a</i> <i>b</i>
<i>a</i> <i>b</i> <i>abc</i>
cos cos
2
b) <i>c</i>2 <i>b</i>2 <i>a</i>2 tan<i>A</i> <i>c</i>2 <i>a</i>2 <i>b</i>2 tan<i>B</i>
<b>Bài 2.76.</b> Cho tam giác nhọn ABC nội tiếp đường tròn (O;R). Chứng minh rằng
<i>F</i>
<i>A</i>
<i>D</i> <i><sub>C</sub></i>
<i>B</i>
Group:
a) <i>h<sub>a</sub></i> <i>p p</i>( <i>a</i>)
b) <i>a b</i>2 2 <i>b c</i>2 2 <i>c a</i>2 2 <i>R a</i>2( <i>b</i> <i>c</i>)2
<b>Bài 2.77.</b>Cho tam giác ABC. Chứng minh rằng:
<i>r</i>2 <i>p</i> <i>a</i> 2 <i>r</i>2 <i>p</i> <i>b</i> 2 <i>r</i>2 <i>p</i> <i>c</i> 2 <i>ab</i> <i>bc</i> <i>ca</i>
<b>Bài 2.78.</b> Cho tam giác <i>ABC</i> . Gọi <i>r</i> là bán kính đường trịn nội tiếp. Chứng minh rằng
<i>A</i> <i>B</i> <i>C</i>
<i>r</i> (<i>p</i> <i>a</i>)tan (<i>p</i> <i>c</i>)tan (<i>p</i> <i>c</i>)tan
2 2 2 <i>. </i>
<b>Bài 2.79.</b> Cho tam giác <i>ABC</i> có <i>b</i>
<i>c</i>
<i>m</i>
<i>c</i>
<i>b</i> <i>m</i> 1. Chứng minh rằng 2cot<i>A</i> cot<i>B</i> cot<i>C</i>
<b>Bài 2.80.</b> Cho M là điểm nằm trong tam giác <i>ABC</i> sao cho <i>MAB</i> <i>MBC</i> <i>MCA</i> .
Chứng minh rằng : cot cot<i>A</i> cot<i>B</i> cot<i>C</i>
<b>Bài 2.81.</b> Cho tam giác <i>ABC</i> có trọng tâm G và <i>GAB</i> ,<i>GBC</i> ,<i>GCA</i>
Chứng minh rằng <i>a</i> <i>b</i> <i>c</i>
<i>S</i>
2 2 2
3
cot cot cot
4
<b>Bài 2.82.</b> Cho tam giác <i>ABC</i> . Chứng minh rằng
<i>C</i> <i>A</i> <i>B</i>
<i>a</i> <i>b</i> cot <i>b</i> <i>c</i> cot <i>c</i> <i>a</i> cot 0
2 2 2
<b>Bài 2.83:</b> Cho hình bình hành <i>ABCD</i> có <i>AC</i> 3<i>AD</i>. Chứng minh rằng cot<i>BAD</i> 4
3
<b>Bài 2.84.</b> Cho tam giác ABC có các cạnh a, b, c và diện tích S. Chứng minh rằng
.
<i>a</i>2 <i>b</i>2 <i>c</i>2 <sub>4 3</sub><i>S</i>
<b>DẠNG 4: Nhận dạng tam giác </b>
<b>1. Phương pháp giải. </b>
Sử dụng định lí cơsin; sin; cơng thức đường trung tuyến; cơng thức tính diện tích tam giác để
biến đổi giả thiết về hệ thức liên hệ cạnh(hoặc góc) từ đó suy ra dạng của tam giác.
<b>2. Các ví dụ. </b>
<i><b>Ví dụ 1: Cho tam giác </b>ABC</i> thoả mãn sin<i>C</i> 2 sin cos<i>B</i> <i>A</i>. Chứng minh minh rằng tam
giác <i>ABC</i> cân .
<i><b>Lời giải </b></i>
Áp dụng định lí cơsin và sin ta có:
<i>c</i> <i>b b</i> <i>c</i> <i>a</i>
<i>C</i> <i>B</i> <i>A</i>
<i>R</i> <i>R</i> <i>bc</i>
2 2 2
sin 2 sin cos 2. .
2 2 2
<i>c</i>2 <i>b</i>2 <i>c</i>2 <i>a</i>2 <i>a</i> <i>b</i>
Suy ra tam giác <i>ABC</i> cân tại đỉnh C.
<i><b>Ví dụ 2: Cho tam giác </b>ABC</i> thoả mãn <i>A</i> <i>B</i> <i>C</i>
<i>B</i> <i>C</i>
sin sin
sin
cos cos . Chứng minh rằng tam giác
<i>ABC</i> vng.
<i><b>Lời giải </b></i>
Ta có: <i>A</i> <i>B</i> <i>C</i> <i>A</i> <i>B</i> <i>C</i> <i>B</i> <i>C</i>
<i>B</i> <i>C</i>
sin sin
sin sin (cos cos ) sin sin
Group:
<i>a c</i> <i>a</i> <i>b</i> <i>a</i> <i>b</i> <i>c</i> <i>b</i> <i>c</i>
<i>R</i> <i>ca</i> <i>ab</i> <i>R</i>
2 2 2 2 2 2
( )
2 2 2 2
<i>b c</i><sub>(</sub> 2 <i>a</i>2 <i>b</i>2<sub>)</sub> <i>c a</i><sub>(</sub> 2 <i>b</i>2 <i>c</i>2<sub>)</sub> <sub>2</sub><i>b c</i>2 <sub>2</sub><i>c b</i>2
<i>b</i>3 <i>c</i>3 <i>b c</i>2 <i>bc</i>2 <i>a b</i>2 <i>a c</i>2 <sub>0</sub> <sub>(</sub><i>b</i> <i>c b</i><sub>)(</sub> 2 <i>c</i>2<sub>)</sub> <i>a b</i>2<sub>(</sub> <i>c</i><sub>)</sub> <sub>0</sub>
<i>b</i>2 <i>c</i>2 <i>a</i>2 <i>ABC</i><sub> vng tại A. </sub>
<i><b>Ví dụ 3: Nhận dạng tam giác </b>ABC</i> trong các trường hợp sau:
a) .sin<i>a</i> <i>A b</i>sin<i>B</i> <i>c</i>sin<i>C</i> <i>h<sub>a</sub></i> <i>h<sub>b</sub></i> <i>h<sub>c</sub></i>
b) <i>A</i> <i>B</i> <i>A</i> <i>B</i>
<i>A</i> <i>B</i>
2 2
2 2
2 2
cos cos 1
(cot cot )
2
sin sin
<i><b>Lời giải </b></i>
a) Áp dụng cơng thức diện tích ta có <i>S</i> <i>bc</i>sin<i>A</i> <i>aha</i>
1 1
2 2 suy ra
.sin sin sin <i><sub>a</sub></i> <i><sub>b</sub></i> <i><sub>c</sub></i>
<i>a</i> <i>A b</i> <i>B</i> <i>c</i> <i>C</i> <i>h</i> <i>h</i> <i>h</i> <i>a</i>. <i>S</i> <i>b</i>. <i>S</i> <i>c</i>. <i>S</i> <i>S</i> <i>S</i> <i>S</i>
<i>bc</i> <i>ca</i> <i>ab</i> <i>a</i> <i>b</i> <i>c</i>
2 2 2 2 2 2
<i>a</i>2 <i>b</i>2 <i>c</i>2 <i>ab</i> <i>bc</i> <i>ca</i> <i>a b</i> 2 <i>b c</i> 2 <i>c a</i> 2 <sub>0</sub>
<i>a</i> <i>b</i> <i>c</i>
Vậy tam giác <i>ABC</i> đều
b)<b> </b>Ta có: <i>A</i> <i>B</i> <i>A</i> <i>B</i>
<i>A</i> <i>B</i>
2 2
2 2
2 2
cos cos 1
(cot cot )
2
sin sin
<i>A</i> <i>B</i> <i>A</i> <i>B</i>
<i>A</i> <i>B</i>
<i>A</i> <i>B</i>
2 2 2 2
2 2
2 2
cos cos sin sin 1
(cot 1 cot 1)
2
sin sin
<i>A</i> <i>B</i> <i>A</i> <i>B</i>
<i>A</i> <i>B</i> <i>A</i> <i>B</i>
2 2 2 2 2
2 2 2 2
2 1 1 1
( ) (sin sin ) 4 sin sin
2
sin sin sin sin
<i>a</i> <i>b</i>
<i>A</i> <i>B</i> <i>a</i> <i>b</i> <i>ABC</i>
<i>R</i> <i>R</i>
2 2
2 2
sin sin
2 2 cân tại C.
<b>3. Bài tập luyện tập. </b>
<b>Bài 2.85:</b> Cho tam giác <i>ABC</i>. Chứng minh tam giác <i>ABC</i> cân nếu <i>h<sub>a</sub></i> <i>c</i>.sin<i>A</i>
<b>Bài 2.86: </b>Cho tam giác <i>ABC</i>. Chứng minh tam giác <i>ABC</i> cân nếu 4<i>m<sub>a</sub></i>2 <i>b b</i> 4<i>c</i>.cos<i>A</i>
<b>Bài 2.87:</b> Chứng minh rằng tam giác <i>ABC</i> đều khi và chỉ khi a2 <i>b</i>2 <i>c</i>2 36<i>r</i>2
<b>Bài 2.88:</b> Cho tam giác <i>ABC</i>. Tìm góc A trong tam giác biết các cạnh a, b, c thoả mãn hệ
thức:
<i>b b</i><sub>(</sub> 2 <i>a</i>2<sub>)</sub> <i>c c</i><sub>(</sub> 2 <i>a</i>2<sub>),(</sub><i>b</i> <i>c</i><sub>)</sub><sub>. </sub>
<b>Bài 2.89:</b> Cho <i>ABC</i> thoả mãn điều kiện:
<i>a</i> <i>c</i> <i>b</i>
<i>b</i>
<i>a</i> <i>c</i> <i>b</i>
<i>a</i> <i>b</i> <i>C</i>
3 3 3
2
2 cos
. Chứng minh rằng <i>ABC</i>
đều.
<b>Bài 2.90:</b> Trong tam giác <i>ABC</i> , chứng minh rằng nếu diện tích tính theo cơng thức
<i>S</i> 1 <i>a</i> <i>b</i> <i>c a</i> <i>b</i> <i>c</i>
4 thì tam giác ABC đều.
<b>Bài 2.91:</b> Cho <i>ABC</i> thỏa mãn: <i>B</i> <i>a</i> <i>c</i>
<i>B</i> <i><sub>a</sub></i>2 <i><sub>c</sub></i>2
1 cos 2
sin <sub>4</sub> . Chứng minh rằng tam giác
Group:
<b>Bài 2.92:</b> Chứng minh rằng tam giác <i>ABC</i> vuông tại A hoặc B khi và chỉ khi
<i>C</i> <i>A</i> <i>B</i>
sin cos cos .
<b>Bài 2.93:</b> Cho tam giác <i>ABC</i> có hai trung tuyến kẻ từ B và C vng góc với nhau và có
<i>bc</i>
<i>R r</i>.
2 1 10 . Chứng mình rằng tam giác <i>ABC</i> cân
<b>Bài 2.94:</b> Chứng minh rằng tam giác <i>ABC</i> đều khi và chỉ khi <i>A</i> <i>B</i> <i>ab</i>
<i>c</i>
sin sin
2 2 4 .
<b>Bài 2.95:</b> Chứng minh rằng tam giác<i>ABC</i> cân tại tại B khi và chỉ khi
tan tan
2 2
<i>B</i> <i>C</i>